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1、化学实验报告 实验项目名称 安 息 香 的 合 成 及 表 征 专 业 班 级 生 物 工 程 112 班 同 组 人 员 钟坤 徐再鸿 何德维 刘洪念 熊泽雨 学 号1108110391 1108110375 1108110384 1108110379 1108110389指 导 老 师 郭 妤 老 师 实验时间：2013年12月5日安息香的合成及表征前言1943年Ukai等发现噻唑盐具有和氰负离子相同的催化性能,同样可以用作安息香缩合反应的催化剂,维生素B1(VB1)在碱性条件下可生成噻唑盐,因此容易获得的VB1可作为催化剂用来进行安息香缩合反应。但在实际操作中发现,VB1催化反应产率低且
2、不稳定,重复性差。何强芳通过探讨反应时间、反应温度、溶液pH值、VB1用量、反应物料加入方式对糠偶姻合成的影响,改进了VB1催化糠醛缩合生成糠偶姻的反应条件:常温下糠醛与VB1的质量比为201-151,滴加2.5mol/L NaOH使溶液pH值为8-9,然后65-75回流反应60-90 min,产率可达74.16% -76.19%。安息香缩合反应一般采用氰化钾（钠）作催化剂，是在碳负离子作用下，两分子苯甲醛缩合生成二苯羟乙酮。但氰化物是剧毒品，易对人体危害，操作困难，且“三废”处理困难。20世纪70年代后，开始采用具有生物活性的辅酶维生素B1代替氰化物作催化剂进行缩合反应.以维生素B1作催化剂
3、具有操作简单，节省原料，耗时短，污染轻等特点。芳香醛在氰化钠（氰化钾）作用下，分子间发生缩合反应生成-羟酮，称为安息香缩合反应。氰离子几乎是专一的催化剂。反应共同使用的溶剂是醇的水溶液。使用氰化四丁基铵作催化剂，则反应可在水中顺利进行。安息香缩合最典型、最简单的例子是苯甲醛的缩合反应。这是一个碳负离子对羰基的亲核加成反应，氰化钠（钾）是反应的催化剂，其机理如下：除了CN-外，噻唑生成的季铵盐也可对安息香缩合起催化作用。因为氰化物为剧毒药品，使用不方便，现今多用有生物活性的维生素B1的盐酸盐代替氰化物催化安息香缩合反应，反应条件温和、无毒且产率高。反应式如下：维生素B1又称硫胺素或噻胺，是一种辅
4、酶，作为生物化学反应的催化剂，在生命过程中起着重要作用。其结构如下：绝大多数生化过程都是在特殊条件下进行的化学反应，酶的参与可以使反应更巧妙、更有效及在更温和的条件下进行。维生素B1在生化过程中可对形成偶姻（如-羟基酮）反应发挥辅酶作用。从化学角度看，VB1分子最主要的部分是噻唑环，其C2上的质子由于受氮和硫原子的影响，有明显的酸性，在碱作用下，质子容易解离下去，产生碳负离子反应中心，形成苯偶姻。反应机理如下：第一步：碱作用下第二步：亲核加成烯醇加合物第三步：亲核加成辅酶加合物第四步：辅酶复原 安息香在化学工业和药物合成等方面都有广泛的应用。如抗癫痫药物二苯基乙内酰脲的合成以及二苯基乙二酮、二
5、苯基乙二酮肟，乙酸安息香等制备都用这个反应。现阶段最佳的安息香合成方法是2009年厦门大学发表了一篇有关安息香合成方法的改进：以盐酸硫胺素为催化剂,V(水)V(乙醇)=32,pH=9.5,常温下放置7d,其收率可达82左右。与传统的加热合成法相比,改进后的合成方法具有操作简单、收率高、重现性好等优点,适用于实验室制备安息香。一、 实验目的1. 学习辅酶催化合成安息香的反应原理及其合成方法，利用红外光谱表征其分子结构。2. 通过实验使学生巩固并熟练掌握溶液配制、加热回流、冰浴冷却、抽滤、重结晶、测熔点等实验操作。3.通过综合型实验的学习，更全面的学习和了解安息香合成的实验机理和实验操作步骤。二、
6、 实验原理本实验采用了有生物活性的辅酶维生素 B1(Thiamine)来代替剧毒的氰化物完成安息香缩合反应，反应时，维生素 B1 分子中的噻唑环上的氮原子和硫原子邻位的氢，在碱的作用下可生成负碳离子()。然后()与苯甲醛作用生成中间体()，()可以被分离得到。()经异构化脱去质子得到了中间体烯胺()，()与另一分子苯甲醛作用时就得到了缩合中间物()，再进一步得到产物()。三、 主要化学试剂和仪器设备 1、试剂： 维生素B1 苯甲醛 95%乙醇 氢氧化钠 蒸馏水 食盐 活性炭 冰块 2、仪器：100ml三口圆底烧瓶一个 250ml圆底烧瓶一个 试管 电磁搅拌器 回流冷凝管 温度计 减压蒸馏装置一
7、套 水泵 熔点仪 布氏漏斗 抽滤瓶四、 实验步骤1.原料处理与装置安装 减压蒸馏苯甲醛. 250mL圆底烧瓶中加入约1/3至2/3的苯甲醛，连接简易减压蒸馏装置，温度稳定之前为前馏分；待温度稳定后，开始收集馏分，即为苯甲醛。2.开始反应 安息香的合成：在100ml三口圆底烧瓶中放入3.5g（0.010moL）维生素B1和10mL水。完全溶解后再加入30mL95%乙醇，塞上瓶塞，放在冰盐浴中冷却。另取5mL15% NaOH于一支试管中，置于冰水浴中冷却。冷却时间至少10min后，将冷却的NaOH溶液加入到圆底烧瓶内的维生素B1溶液内。 并立即将20mL（20.8g，0.196mol）新蒸馏的苯甲
8、醛倒入上述溶液中，混合均匀，测定pH，如果pH偏低，用15%NaOH溶液滴加调节PH值使之在10左右（注意不要过量，不能回调）。装上回流冷凝管，在6575水浴中加热90min。切勿将反应物加热至激烈沸腾，水浴温度不超过80，可以测定反应溶液的pH。反应混合物呈橘黄色均相溶液。反应完成后，冷却反应混合物至室温。将反应后的混合物用冰水冷却，使晶体析出（如果反应混合物中出现油层，应重新加热使其变成均相溶液，再慢慢冷却结晶。若无晶体析出，可用玻璃棒在溶液内摩擦容器内壁，促使其结晶析出。减压过滤，用50mL冷水分两次洗涤晶体，干燥后得粗产物。用95%乙醇重结晶，每克产物约需乙醇7ml。纯化后产物为白色晶
9、体。3.计算产率，测定熔点，并测定纯产品的红外光谱并与安息香的已知红外光谱对比，指出其主要吸收带的归属。本实验约需45h五、 实验现象及数据记录六、 数据处理七、 实验结果分析八、 注意事项1、 维生素B1受热易变质，将失去催化作用，应放于冰箱内保存，使用时取出，用后及时放回冰箱中。2、 苯甲醛不能含有苯甲酸，使用前应先用5%碳酸氢钠溶液洗涤，干燥后蒸馏。因为苯甲醛极易被空气中的氧所氧化，如发现实验中所使用的苯甲醛有固体物质苯甲酸存在，则必须重新蒸馏后使用。3、 若产物难以析出，可用力振摇或摩擦瓶壁，促使沉淀生成。4、 维生素B1在酸性条件下是稳定的，但易吸水，在水溶液中易被氧化失效，光及铜、
10、铁、锰等金属离子均可加速其氧化；在氢氧化钠溶液中噻唑环易开环失效。因此，反应前维生素B1溶液及氢氧化钠溶液必须用冰水冷透。5、 水浴上加热时，水浴温度应保持在8085，否则反应难以进行。6、 安息香在沸腾的95%乙醇中，其溶解度为1214g/100mL。7、反应过程中，开始时溶液不必沸腾（即反应液的温度不超过80）反应后期可适当升高温度至8090。8、1 g产品约需6mL 乙醇。在沸腾的95乙醇中产物的溶解度为1214 g100mL。必要时可加入少量活性炭脱色，若需脱色活性炭加入0.15 g左右。九、 思考题1. 合成安息香可选择的催化剂有哪些？答：传统的合成安息香的催化剂是氰化钾或氰化钠，但
11、是氰化物是剧毒，对人体有害，而且实验中产生的三废难以处理；催化剂除氰化物外，也可以使用噻唑盐，而且使用噻唑盐做催化剂时，有-H的醛也能够缩合。现今大多采用具有生物活性的辅酶维生素B1催化安息香合成，用辅酶维生素B1催化安息香，反应条件温和，无毒且产率较高。还有就是2009年厦门大学对安息香合成的改进，用盐酸硫胺素作为催化剂，这种方法合成安息香实验操作简单，收率高，重现性好，很适合实验室合成安息香实验。除了上述这些之外，还有噻唑啉离子、三乙氧基膦和氯化三甲基硅、在LDA存在下、烷基和芳基取代的咪唑啉啶也可以催化安息香的合成。2. 为什么要向维生素B1的溶液中加入氢氧化钠？使用化学反应式说明。答：
12、向维生素B1的溶液中加入氢氧化钠是为了调节PH值，在此试验中维生素B1在碱性溶液中才能充分发挥催化剂的作用。PH值是本实验成败的关键，太高或太低均影响收率，氢氧化钠溶液用滴管滴加入反应液中，同时检测反应液使其pH值在89之间；参考文献1 吴世辉，周景尧，林子森等编著.中级有机化学实验M.北京：高等教育出版社，1986.2 丁长江编著，有机化学实验室M.北京：科学出版社，2006.3 李中华，白亦穷，辅酶催化安息香缩合反应的实验探究J.大学化学.20124 张国升，程俊等，安息香缩合反应的改进J.，安徽中医学院报，2003,22（6）46-475 王玥菊,李二成.安息香激光光解的 CIDNP 研究J.波谱学杂志,2006. 6 张国升,程俊等,安息香缩合反应的改进J,化学合成.2003,(1)17. 7 李仲杰,李四季.-羟甲基安息香合成和光引发性能的研究J,2004. 8 何强芳,伍光仲,朱洁民,安息香缩合反应的影响因素J.大学化学,2010,(3). 9 刘汉标,石建新,雏小勇等.基础化学实验M,北京;科学出版社,2008,1. 10 杜登学,马万勇等,基础化学实验简明教程M.北京:化学化工出版社,2007.8. （注：文档可能无法思考全面，请浏览后下载，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注！）
